CN115446822B - 用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其包括多个正交关节模块、头部组件和尾部组件，头部组件设于多个正交关节模块的首端，多个正交关节模块首尾连接，且每个正交关节模块包括结构相同的第一关节单元和第二关节单元，第一关节单元设于第二关节单元的前端，且第一关节单元与第二关节单元共同组成正交关节模块，尾部组件设于多个正交关节模块的尾端。本发明各个单元之间转动连接，且可以灵活便捷地组装和拆卸，同时还可以根据应用需求可以随时安装或拆卸从动轮组件，从而实现蛇形机器人有轮和无轮情况下的运动方式，具有结构改进明显、便于组装、可重构性高、自适应性强、运动稳定性高的优点。

Description

用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人

技术领域

本发明属于蛇形机器人技术领域，特别涉及一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人。

背景技术

蛇形机器人是一种具有高冗余自由度的仿生机器人，以自然界中的生物蛇为模仿对象，能够像生物蛇一样灵活运动。蛇形机器人具有丰富的运动步态、运动稳定性高、环境适应性强、结构简单等特点，能够应用于野外侦察，星际勘探，灾害搜救等众多领域。不同于轮式、腿足式等类型的机器人，蛇形机器人通过自身与环境之间的相互作用实现运动，因此，具有三维运动能力的本体结构可以增加蛇形机器人运动的灵活性，有效提高其环境的自适应性。

目前，蛇形机器人的关节结构主要有主动关节和从动轮、从动关节和主动轮、主动关节和主动轮以及组合关节等类型。当蛇形机器人在具有很多障碍物的环境中运动时，往往需要无轮的结构形式才能更好地通过障碍物，从动轮结构可以很方便地进行安装和拆卸，而主动轮结构由于驱动方式和机械结构的因素，不能随意进行拆卸。能够实现三维运动能力的关节连接方式通常有正交连接和万向连接等方式，由于正交连接的关节结构简单，控制方便，有利于蛇形机器人机械结构的设计和实施。蛇形机器人关节的几何形状常见的有球体、柱体、长方体等，其中，球体和柱体的关节形状的横截面为圆形，这在蛇形机器人滚动过程中非常光滑，适合蛇形机器人的三维运动形式，而长方体的关节形状的横截面为矩形，往往会阻碍蛇形机器人的运动并在其运动过程中产生强烈的振动，容易损坏蛇形机器人的本体结构。

蛇形机器人关节结构简单，通常基于模块化进行设计，通过组装形成任意长度的蛇形机器人。过去蛇形机器人的关节结构通常都被设计成很多个零件，通过这些零件层层组装形成一个关节模块，然而，由于蛇形机器人的关节数量众多，如果模块化关节组成的零部件复杂，数量众多，那么在装配过程往往需要花费相当多的时间。如今，随着3D打印技术和新材料技术的飞速发展，使加工单个结构形状复杂的零件成为可能，将一个零部件转化为单个零件，可以简化装配过程，节省时间成本，有利于实现蛇形机器人结构的自动化组装。此外，由于单个零件是一体化的，不存在多个零件之间的复杂连接，表现出很好的力学性能。

针对以上情况，本发明的目的在于提供一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，该蛇形机器人能够根据实际需求对从动轮进行拆卸和安装，能够实现蜿蜒运动、螺旋攀爬、侧移运动等多种运动步态，圆滑的结构形状使得机器人在运动过程中非常平稳，没有振动和冲击问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，多个正交关节模块及设置于首尾两端正交关节模块上的头部组件和尾部组件采用法兰盘连接，各个单元之间可以灵活便捷地组装和拆卸，具有关节结构简单、便于组装、操控方便、可重构性高的优点，同时还可以根据应用需求可以随时安装或拆卸从动轮组件，从而实现蛇形机器人有轮和无轮两种情况下的运动方式，其自适应性强、运动稳定性高，可以应用于不同的应用场景。

本发明采用的技术方案是一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其包括正交关节模块以及设置在所述正交关节模块的端部上的头部组件和尾部组件，所述头部组件设于所述正交关节模块的首端，且所述头部组件中的头部第二法兰盘与正交关节模块首端中的第一连接法兰盘以及第二连接法兰盘连接；所述正交关节模块为首尾连接的多个正交关节模块，且每个正交关节模块包括结构相同的第一关节单元和第二关节单元，所述第一关节单元和第二关节单元均分别包括第一壳体、第二壳体、第一舵机、第一连接法兰盘和第二连接法兰盘，所述第一壳体盖合于所述第二壳体上且与所述第二壳体共同组成第二仓体，所述第一舵机设于所述第二仓体的前端，且所述第一舵机的两侧分别与所述第一壳体上的第一连接板以及第二壳体上的第二连接板连接，所述第一连接法兰盘和第二连接法兰盘分别设于所述第一舵机的两侧，且所述第一连接法兰盘与所述第一舵机的第一输出轴连接，所述第二连接法兰盘与所述第一舵机的第二输出轴连接，所述第一关节单元设于所述第二关节单元的前端，所述第一关节单元中第一壳体上的第一壳体法兰盘与所述第二关节单元中的第一连接法兰盘连接，且所述第一关节单元中第二壳体上的第二壳体法兰盘与所述第二关节单元中的第二连接法兰盘连接，所述第一关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线垂直于所述第二关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线，且所述第一关节单元与所述第二关节单元共同组成正交关节模块；所述尾部组件设于正交关节模块的尾端，所述尾部组件中的第一连接法兰盘与所述正交关节模块尾端中的第一壳体上的第一壳体法兰盘连接，所述尾部组件中的第二连接法兰盘与所述正交关节模块尾端中的第二壳体上的第二壳体法兰盘连接。

进一步地，所述头部组件包括第一仓体、头部第一法兰盘和头部第二法兰盘，所述第一仓体前端的两侧对称设有头部第一法兰盘，所述第一仓体后端的两侧对称设有头部第二法兰盘，且所述头部第一法兰盘的轴线与所述头部第二法兰盘的轴线相互垂直。

优选地，所述头部组件内部还设有摄像头和IMU传感器，所述摄像头通过固定支架设于所述第一仓体的前端，且所述IMU传感器设于所述第一仓体内部。

优选地，所述第一壳体的前端设有第一连接板，且所述第一壳体的后端设有第一壳体法兰盘，所述第一壳体的中间部设有第一安装通孔，且所述第一壳体内部设有第一容纳半环和四个第一壳体角架，所述四个第一壳体角架设于所述第一安装通孔的圆周处，且所述第一容纳半环通过支架支撑于所述位于第一壳体后端的两个第一壳体角架上。

优选地，所述第二壳体的前端设有第二连接板，且所述第二壳体的后端设有第二壳体法兰盘，所述第二壳体的中间部设有第二安装通孔，且所述第二壳体内部设有第二容纳半环和四个第二壳体角架，所述四个第二壳体角架设于所述第二安装通孔的圆周处，且所述第二容纳半环通过支架支撑于所述位于第二壳体后端的两个第二壳体角架上。

优选地，所述第一壳体与第二壳体组成的第二仓体中还设有蓄电池、控制线路板和开关部件，所述蓄电池通过所述第一壳体角架以及第二壳体角架固定设于所述第二仓体中，且所述控制线路板设于所述第一壳体以及第二壳体的内侧腔壁上，所述开关部件分别设于所述第一安装通孔以及第二安装通孔中，且所述开关部件与所述控制线路板通讯连接，所述第一容纳半环和第二容纳半环能构成容纳圆环，且所述容纳圆环能容纳固定设于所述第二仓体中的各种控制及通讯线路。

进一步地，所述尾部组件包括尾部单元以及与所述正交关节模块中第一关节单元结构完全相同的尾部关节单元，且所述尾部单元包括尾部仓体、尾部舵机、尾部第一法兰盘和尾部第二法兰盘，所述尾部仓体的前端对称设有尾部连接板，且所述尾部仓体的后端对称设有尾部连接法兰盘，所述尾部舵机设于所述尾部仓体的前端，且所述尾部舵机的两侧分别与所述尾部连接板连接，所述尾部第一法兰盘和尾部第二法兰盘分别设于所述尾部舵机的两侧，且所述尾部第一法兰盘与所述尾部舵机的第二输出轴连接，所述尾部第二法兰盘与所述尾部舵机的第一输出轴连接，所述尾部关节单元设于所述尾部单元的前端，且所述尾部关节单元中第一壳体上的第一壳体法兰盘与所述尾部单元中的尾部第一法兰盘连接，所述尾部关节单元中第二壳体上的第二壳体法兰盘与所述尾部单元中的尾部第二法兰盘连接，且所述尾部关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线垂直于所述尾部单元中尾部舵机的中心轴线，所述尾部单元与所述尾部关节单元共同组成尾部组件。

优选地，所述尾部仓体中还设有信号转换板和控制器，且所述信号转换板设于所述尾部仓体的底部，所述控制器设于所述尾部仓体的顶部。

进一步地，所述头部组件、正交关节模块以及尾部组件的两侧亦能设置有从动轮组件，且所述从动轮组件包括从动轮法兰盘、从动轮支架和从动轮，且所述从动轮支架的第一端设有所述从动轮法兰盘，所述从动轮支架的第二端设有所述从动轮，且所述头部组件两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述头部组件的头部第一法兰盘连接，所述正交关节模块两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述第一关节单元中的第一壳体法兰盘以及第二壳体法兰盘连接，所述尾部组件中尾部单元两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述尾部单元中的尾部连接法兰盘连接，且所述尾部组件中尾部关节单元两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述尾部关节单元中的第一壳体法兰盘以及第二壳体法兰盘连接。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，头部组件内部设有摄像头和IMU传感器，使蛇形机器人可以在运动过程中对环境进行信息感知，建立环境地图，估计自身运动状态，提高了蛇形机器人与环境的共融能力。

2、本发明提供的一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，头部组件与正交关节模块之间、多个正交关节模块之间以及正交关节模块与尾部组件之间通过法兰盘相互连接，其具有零件数量少、装配简单、有利于节省时间成本等优点，同时在正交关节模块中的第一壳体和第二壳体盖合组成第二仓体，且在第二仓体中可以装载蓄电池、控制线路板以及开关部件等控制元器件，提高了蛇形机器人的负载能力。

3、本发明提供的一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，通过串行各个单元中舵机总线，可以控制蛇形机器人实现有规律的多种运动步态，其原理简单，运动精度高，可控性强，并且能够在不同环境中能够变换不同的运动步态，从而保持很好的稳定性。

4、本发明提供的一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，可采用充电式锂电池，不需要燃油，无污染，同时蛇形机器人本体可选用轻质、耐磨等的材料加工，可以保证机器人具有轻小耐用、稳定可靠的特性。

5、本发明提供的一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，能够根据实际需求对从动轮组件进行拆卸和安装，实现有轮和无轮两种情况下的不同运动步态，提高了蛇形机器人的三维运动能力，扩大了蛇形机器人的应用场景范围。

6、本发明提供一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，各关节单元外形圆滑，运动平稳，无振动和冲击，有利于保护关节舵机，提高机器人机械结构的强度和刚度，延长结构的使用寿命。

附图说明

图1是本发明用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人无从动轮组件的整体结构示意图；

图2是本发明头部组件的整体结构示意图；

图3是本发明正交关节模块的整体结构示意图；

图4是本发明第一关节单元的整体结构示意图；

图5是本发明第一舵机与第一连接法兰盘以及第二连接法兰盘的连接示意图；

图6是本发明第一壳体的结构示意图；

图7是本发明第二壳体的结构示意图；

图8是本发明正交关节模块的整体结构爆炸示意图；

图9是本发明尾部单元的整体结构示意图；

图10是本发明尾部组件的整体结构示意图；

图11是本发明尾部组件的整体结构爆炸示意图；

图12是本发明尾部舵机与尾部第一法兰盘以及尾部第二法兰盘的连接示意图；

图13是本发明从动轮组件的结构示意图；

图14是本发明头部组件有从动轮组件的整体结构示意图；

图15是本发明正交关节模块有从动轮组件的整体结构示意图；

图16是本发明第一关节单元有从动轮组件的整体结构爆炸示意图；

图17是本发明尾部组件有从动轮组件的连接示意图；

图18是本发明尾部组件有从动轮组件的连接爆炸示意图；

图19是本发明用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人有从动轮组件的整体结构示意图。

主要附图标记：

头部组件1；第一仓体11；头部第一法兰盘12；头部第二法兰盘13；摄像头14；正交关节模块2；第一关节单元21；第一壳体211；第一连接板2111；第一壳体法兰盘2112；第一安装通孔2113；第一容纳半环2114；第一壳体角架2115；第二壳体212；第二连接板2121；第二壳体法兰盘2122；第二安装通孔2123；第二容纳半环2124；四个第二壳体角架2125；第一舵机213；第一连接法兰盘214；第二连接法兰盘215；第二仓体216；蓄电池217；开关部件218；控制线路板219；第二关节单元22；尾部组件3；尾部单元31；尾部仓体311；尾部连接板3111；尾部连接法兰盘3112；尾部舵机312；第一输出轴3121；第二输出轴3122；尾部第一法兰盘313；尾部第二法兰盘314；尾部关节单元32；从动轮组件4；从动轮法兰盘41；从动轮支架42；从动轮43。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，如图1所示，其包括多个正交关节模块2及设置于首尾两端正交关节模块2上的头部组件1和尾部组件3。

如图2所示，头部组件1设于多个正交关节模块2的首端，且头部组件1中的头部第二法兰盘13与正交关节模块2首端中的第一连接法兰盘214以及第二连接法兰盘215连接，且头部组件1包括第一仓体11、头部第一法兰盘12和头部第二法兰盘13，第一仓体11前端的两侧对称设有头部第一法兰盘12，第一仓体11后端的两侧对称设有头部第二法兰盘13，且头部第一法兰盘12的轴线与头部第二法兰盘13的轴线相互垂直。

如图2所示，头部组件1内部还设有摄像头14和IMU传感器，摄像头14通过固定支架设于第一仓体11的前端，且IMU传感器设于第一仓体11内部。

如图3～图5所示，多个正交关节模块2首尾连接，且每个正交关节模块2包括结构相同的第一关节单元21和第二关节单元22，第一关节单元21和第二关节单元22均包括第一壳体211、第二壳体212、第一舵机213、第一连接法兰盘214和第二连接法兰盘215，第一壳体211盖合于第二壳体212上且与第二壳体212共同组成第二仓体216，第一舵机213设于第二仓体216的前端，且第一舵机213的两侧分别与第一壳体211上的第一连接板2111以及第二壳体212上的第二连接板2121连接，第一连接法兰盘214和第二连接法兰盘215分别设于第一舵机213的两侧，且第一连接法兰盘214与第一舵机213的第一输出轴3121连接，第二连接法兰盘215与第一舵机213的第二输出轴3122连接，其中第一舵机213呈长方体结构，第一舵机213相对的两个侧面分别设有第一输出轴3121和第二输出轴3122。

如图6所示，第一壳体211的前端设有第一连接板2111，且第一壳体211的后端设有第一壳体法兰盘2112，第一壳体211的中间部设有第一安装通孔2113，且第一壳体211内部设有第一容纳半环2114和四个第一壳体角架2115，四个第一壳体角架2115设于第一安装通孔2113的圆周处，且第一容纳半环2114通过支架支撑于位于第一壳体211后端的两个第一壳体角架2115上。

如图7所示，第二壳体212的前端设有第二连接板2121，且第二壳体212的后端设有第二壳体法兰盘2122，第二壳体212的中间部设有第二安装通孔2123，且第二壳体212内部设有第二容纳半环2124和四个第二壳体角架2125，四个第二壳体角架2125设于第二安装通孔2123的圆周处，且第二容纳半环2124通过支架支撑于位于第二壳体212后端的两个第二壳体角架2125上。

如图8所示，第一关节单元21设于第二关节单元22的前端，第一关节单元21中第一壳体211上的第一壳体法兰盘2112与第二关节单元22中的第一连接法兰盘214连接，且第一关节单元21中第二壳体212上的第二壳体法兰盘2122与第二关节单元22中的第二连接法兰盘215连接，第一关节单元21中第一舵机213输出轴的中心轴线垂直于第二关节单元22中第一舵机213输出轴的中心轴线，且第一关节单元21与第二关节单元22共同组成正交关节模块2。

如图6～图8所示，第一壳体211与第二壳体212组成的第二仓体216中还设有蓄电池217、控制线路板219和开关部件218，蓄电池217通过第一壳体角架2115以及第二壳体角架2125固定设于第二仓体216中，且控制线路板219设于第一壳体211以及第二壳体212的内侧腔壁上，开关部件218分别设于第一安装通孔2113以及第二安装通孔2123中，且开关部件218与控制线路板219通讯连接，第一容纳半环2114和第二容纳半环2124能构成容纳圆环，且容纳圆环能容纳固定设于第二仓体216中的各种控制及通讯线路。

如图9～图12所示，尾部组件3设于多个正交关节模块2的尾端，尾部组件3中的第一连接法兰盘214与正交关节模块2尾端中的第一壳体211上的第一壳体法兰盘2112连接，尾部组件3中的第二连接法兰盘215与正交关节模块2尾端中的第二壳体212上的第二壳体法兰盘2122连接。且尾部组件3包括尾部单元31以及与正交关节模块2中第一关节单元21结构完全相同的尾部关节单元32，且尾部单元31包括尾部仓体311、尾部舵机312、尾部第一法兰盘313和尾部第二法兰盘314，尾部仓体311的前端对称设有尾部连接板3111，且尾部仓体311的后端对称设有尾部连接法兰盘3112，尾部舵机312设于尾部仓体311的前端，且尾部舵机312的两侧分别与尾部连接板3111连接，尾部第一法兰盘313和尾部第二法兰盘314分别设于尾部舵机312的两侧，且尾部第一法兰盘313与尾部舵机312的第二输出轴3122连接，尾部第二法兰盘314与尾部舵机312的第一输出轴3121连接，其中尾部舵机312呈长方体结构，尾部舵机312相对的两个侧面分别设有第一输出轴3121和第二输出轴3122，尾部关节单元32设于尾部单元31的前端，且尾部关节单元32中第一壳体211上的第一壳体法兰盘2112与尾部单元31中的尾部第一法兰盘313连接，尾部关节单元32中第二壳体212上的第二壳体法兰盘2122与尾部单元31中的尾部第二法兰盘314连接，且尾部关节单元32中第一舵机213输出轴的中心轴线垂直于尾部单元31中尾部舵机312的中心轴线，尾部单元31与尾部关节单元32共同组成尾部组件3。

在一种优选方式中，尾部仓体311中还设有信号转换板和控制器，且信号转换板设于尾部仓体311的底部，控制器设于尾部仓体311的顶部。

如图13所示，头部组件1、正交关节模块2以及尾部单元31的两侧亦能设置有从动轮组件4，且从动轮组件4包括从动轮法兰盘41、从动轮支架42和从动轮43，且从动轮支架42的第一端设有从动轮法兰盘41，从动轮支架42的第二端设有从动轮43。

如图14所示，头部组件1两侧从动轮组件4中的从动轮法兰盘41分别与头部组件1的头部第一法兰盘12连接。

如图15和图16所示，正交关节模块2两侧从动轮组件4中的从动轮法兰盘41分别与第一关节单元21中的第一壳体法兰盘2112以及第二壳体法兰盘连接2122。

如图17～图19所示，尾部组件3中尾部单元31两侧从动轮组件4中的从动轮法兰盘41分别与尾部单元31中的尾部连接法兰盘3112连接，且尾部组件3中尾部关节单元32两侧从动轮组件4中的从动轮法兰盘41分别与尾部关节单元32中的第一壳体法兰盘2112以及第二壳体法兰盘2122连接。

本发明的具体操作步骤如下：

本发明提供一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，如图1～图19所示，首先控制首端正交关节模块2中第一关节单元21的第一舵机213转动，带动头部组件1绕第一舵机213的输出轴左右摆动，其中在头部组件1内部设置摄像头14和IMU传感器，可以为蛇形机器人的运动提供环境信息，同时正交关节模块2中包括第一关节单元21和第二关节单元22，第一关节单元21设于第二关节单元22的前端，通过控制第二关节单元22中的第一舵机213转动，进而带动第一关节单元21转动，而通过控制后一级正交关节模块2中第一关节单元21的第一舵机213转动，进而带动前一级第二关节单元22转动，形成正交关节模块2的正交两个方向上的二自由度运动，其中关节单元中设置蓄电池217、控制线路板219和开关部件218等控制元器件，提高了蛇形机器人的负载能力，此外尾部组件3包括尾部单元31以及与正交关节模块2中第一关节单元21结构完全相同的尾部关节单元32，尾部关节单元32设于尾部单元31的前端，通过控制尾部单元31中的尾部舵机312转动，进而带动尾部关节单元32转动，而通过控制尾部关节单元32中第一舵机213转动，进而带动尾端正交关节模块2中第一关节单元21转动，形成尾部组件3的正交两个方向上的二自由度运动，尾部单元31中可安装控制器和传感器等装置，提高了蛇形机器人的可控性。头部组件1与正交关节模块2之间、多个正交关节模块2之间以及正交关节模块2与尾部组件3之间通过法兰盘相互连接依次连接形成了蛇形机器人的多自由度的三维空间运动，可实现蛇形机器人的侧移运动、弧形滚动、螺旋攀爬等运动方式，提高了蛇形机器人在复杂环境中运动的适应性。

如图17所示，头部组件1、正交关节模块2以及尾部组件3两侧可安装从动轮组件4，从而形成具有从动轮主动关节结构的蛇形机器人，从动轮组件4提供了蛇形机器人和运动地面之间的各向异性摩擦力，可以实现蛇形机器人的平面蜿蜒运动，蜿蜒运动具有运动速度快、运动效率高等优点，有利于提高蛇形机器人的运动能力。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，其包括正交关节模块以及设置在所述正交关节模块的端部上的头部组件和尾部组件，且头部组件与正交关节模块之间、多个正交关节模块之间以及正交关节模块与尾部组件之间通过法兰盘相互连接，且随时安装或拆卸从动轮组件，从而实现蛇形机器人有轮和无轮两种情况下的运动，

所述头部组件设于所述正交关节模块的首端，且所述头部组件中的头部第二法兰盘与正交关节模块首端中的第一连接法兰盘以及第二连接法兰盘连接；

所述正交关节模块为首尾连接的多个正交关节模块，且每个正交关节模块包括结构相同的第一关节单元和第二关节单元，且各关节单元外形圆滑，所述第一关节单元和第二关节单元均分别包括第一壳体、第二壳体、第一舵机、第一连接法兰盘和第二连接法兰盘，所述第一壳体盖合于所述第二壳体上且与所述第二壳体共同组成第二仓体，且所述第一壳体的前端设有第一连接板，且所述第一壳体的后端设有第一壳体法兰盘，所述第一壳体的中间部设有第一安装通孔，且所述第一壳体内部设有第一容纳半环和四个第一壳体角架，所述四个第一壳体角架设于所述第一安装通孔的圆周处，且所述第一容纳半环通过支架支撑于位于第一壳体后端的两个第一壳体角架上，且所述第二壳体的前端设有第二连接板，且所述第二壳体的后端设有第二壳体法兰盘，所述第二壳体的中间部设有第二安装通孔，且所述第二壳体内部设有第二容纳半环和四个第二壳体角架，所述四个第二壳体角架设于所述第二安装通孔的圆周处，且所述第二容纳半环通过支架支撑于位于第二壳体后端的两个第二壳体角架上，所述第一舵机设于所述第二仓体的前端，且所述第一舵机的两侧分别与所述第一壳体上的第一连接板以及第二壳体上的第二连接板连接，所述第一连接法兰盘和第二连接法兰盘分别设于所述第一舵机的两侧，且所述第一连接法兰盘与所述第一舵机的第一输出轴连接，所述第二连接法兰盘与所述第一舵机的第二输出轴连接，所述第一关节单元设于所述第二关节单元的前端，所述第一关节单元中第一壳体上的第一壳体法兰盘与所述第二关节单元中的第一连接法兰盘连接，且所述第一关节单元中第二壳体上的第二壳体法兰盘与所述第二关节单元中的第二连接法兰盘连接，所述第一关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线垂直于所述第二关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线，且所述第一关节单元与所述第二关节单元共同组成正交关节模块；

所述尾部组件设于正交关节模块的尾端，所述尾部组件中的第一连接法兰盘与所述正交关节模块尾端中的第一壳体上的第一壳体法兰盘连接，所述尾部组件中的第二连接法兰盘与所述正交关节模块尾端中的第二壳体上的第二壳体法兰盘连接。

2.根据权利要求1所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述头部组件包括第一仓体、头部第一法兰盘和头部第二法兰盘，所述第一仓体前端的两侧对称设有头部第一法兰盘，所述第一仓体后端的两侧对称设有头部第二法兰盘，且所述头部第一法兰盘的轴线与所述头部第二法兰盘的轴线相互垂直。

3.根据权利要求2所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述头部组件内部还设有摄像头和IMU传感器，所述摄像头通过固定支架设于所述第一仓体的前端，且所述IMU传感器设于所述第一仓体内部。

4.根据权利要求3所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述第一壳体与第二壳体组成的第二仓体中还设有蓄电池、控制线路板和开关部件，所述蓄电池通过所述第一壳体角架以及第二壳体角架固定设于所述第二仓体中，且所述控制线路板设于所述第一壳体以及第二壳体的内侧腔壁上，所述开关部件分别设于所述第一安装通孔以及第二安装通孔中，且所述开关部件与所述控制线路板通讯连接，所述第一容纳半环和第二容纳半环能构成容纳圆环，且所述容纳圆环能容纳固定设于所述第二仓体中的各种控制及通讯线路。

5.根据权利要求1所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述尾部组件包括尾部单元以及与所述正交关节模块中第一关节单元结构完全相同的尾部关节单元，且所述尾部单元包括尾部仓体、尾部舵机、尾部第一法兰盘和尾部第二法兰盘，所述尾部仓体的前端对称设有尾部连接板，且所述尾部仓体的后端对称设有尾部连接法兰盘，所述尾部舵机设于所述尾部仓体的前端，且所述尾部舵机的两侧分别与所述尾部连接板连接，所述尾部第一法兰盘和尾部第二法兰盘分别设于所述尾部舵机的两侧，且所述尾部第一法兰盘与所述尾部舵机的第二输出轴连接，所述尾部第二法兰盘与所述尾部舵机的第一输出轴连接，所述尾部关节单元设于所述尾部单元的前端，且所述尾部关节单元中第一壳体上的第一壳体法兰盘与所述尾部单元中的尾部第一法兰盘连接，所述尾部关节单元中第二壳体上的第二壳体法兰盘与所述尾部单元中的尾部第二法兰盘连接，且所述尾部关节单元中第一舵机输出轴的中心轴线垂直于所述尾部单元中尾部舵机的中心轴线，所述尾部单元与所述尾部关节单元共同组成尾部组件。

6.根据权利要求5所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述尾部仓体中还设有信号转换板和控制器，且所述信号转换板设于所述尾部仓体的底部，所述控制器设于所述尾部仓体的顶部。

7.根据权利要求1所述的用于三维运动的具有一体化正交关节的蛇形机器人，其特征在于，所述头部组件、正交关节模块以及尾部组件的两侧亦能设置有从动轮组件，且所述从动轮组件包括从动轮法兰盘、从动轮支架和从动轮，且所述从动轮支架的第一端设有所述从动轮法兰盘，所述从动轮支架的第二端设有所述从动轮，且所述头部组件两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述头部组件的头部第一法兰盘连接，所述正交关节模块两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述第一关节单元中的第一壳体法兰盘以及第二壳体法兰盘连接，所述尾部组件中尾部单元两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述尾部单元中的尾部连接法兰盘连接，且所述尾部组件中尾部关节单元两侧从动轮组件中的从动轮法兰盘分别与所述尾部关节单元中的第一壳体法兰盘以及第二壳体法兰盘连接。